Dans le monde de l'électronique organique, on affirme souvent que le silicium ne peut pas faire du NIR. Mais est-ce vrai ? Dans ce bref article, j'aborde les derniers résultats en matière de détection du proche infrarouge dans les imageurs CMOS silicom et j'explique les idées de base qui les sous-tendent.
Le graphique ci-dessus - provenant d'OmniVision - montre la dernière sensibilité du silicium au NIR. Il montre un EQE de 50% à 940nm avec un pixel de 2.9um !
OmniVision a été un pionnier dans ce domaine. Il y a plusieurs années, elle a annoncé sa première version du pixel Nyxel, qui est le nom de marque de son pixel Si sensible au proche infrarouge.
L'idée de base est de construire le DTI ou Deep Trench Isolation, qui est une innovation importante dans l'industrie de l'imagerie CMOS. C'est la DTI - et ses améliorations - qui a réellement permis et soutenu une grande partie de la mise à l'échelle des pixels dans l'industrie de l'imagerie CMOS ces dernières années.
L'un des problèmes de la mise à l'échelle des pixels était la diaphonie, c'est-à -dire que la réduction de leur taille entraînait une diaphonie optique et électrique entre eux. Avec la DTI, les pixels sont proprement isolés les uns des autres, ce qui minimise la diaphonie et permet de réduire la taille des pixels.
La DTI est aujourd'hui très avancée. Vous pouvez voir les derniers exemples ci-dessous. Il suffit de penser au rapport hauteur/largeur ! En général, avec la DTI et la mise à l'échelle des pixels, la zone active du CIS (capteur d'image CMOS) devient plus épaisse. L'innovation entre les différentes générations de Nyxel semble être la même : un pixel plus profond qui offre plus de chances d'absorption de la lumière.
En ce qui concerne la détection du proche infrarouge dans le silicium, l'idée de base est d'allonger le chemin de propagation de la lumière dans le silicium. Le silicium ayant une faible absorption dans le NIR, la seule façon d'augmenter l'absorption totale est d'augmenter l'épaisseur apparente totale. Avec la DTI, la lumière est piégée à l'intérieur du pixel, rebondissant sur les parois plusieurs fois, afin d'augmenter ses chances d'absorption. De plus, dans cette approche, la partie supérieure du pixel est quelque peu rugueuse, ce qui entraîne une diffusion de la lumière lorsque celle-ci pénètre dans le pixel, augmentant encore le chemin de propagation.
L'image ci-dessous montre la première version de Nyxel, montrant comment la sensibilité NIR a déjà été améliorée. Notez que cette technologie n'est pas limitée à Nyxel, et que d'autres acteurs comme OnSemi proposent également des offres similaires.
Un domaine d'application notable du NIR est la détection automobile. Cette technologie est particulièrement utile pour les capteurs LIDAR, car de nombreux LIDAR fonctionnent à des longueurs d'onde de 904 nm ou plus.
Notez que cela ne constitue pas encore une voie technologique vers le SWIR. Pour cela, des approches InGaAs, Ge ou autres hybrides (QD ou CMOS organique) seront nécessaires.
[This is automatically translated from English]
